Научно-популярный журнал, издается с 1926 года

Сравнительная планетология

Сравнительная планетология

Здравствуйте. Я стал заниматься космическими делами в 1968-м году, когда меня пригласил Кирилл Павлович Флоренский в Институт космических исследований, он набирал молодых людей, чтобы создать лабораторию сравнительной планетологии. И вот такой наш набор был человек 10-12. Тогда мы были молодыми. А сравнительная планетология, Кирилл Павлович очень любил этот термин, хотя придумал его не он. Его придумал некий француз, Станислав Менье и даже написал книгу «Сравнительная планетология». И эту книгу я неожиданно для себя смог купить. Это всё было написано где-то в самом начале 1900-х годов. И там я увидел, что подход совершенно правильный, сравнивались разные планеты, одни и те же процессы на разных планетах или разные процессы. Это очень плодотворный подход, но надо, чтобы были данные. Когда Менье писал эту книгу данных было мало, и выводы, которые он там делает, они тоже, оставляют желать лучшего. Сейчас ситуация гораздо лучше. Много данных. Сравнительная планетология всё-таки до сих пор это сравнение планет, планетных тел, малых тел, спутников в пределах Солнечной системы. И если мы говорим о Солнечной системе, то, конечно, надо начинать с того, что говорить о Солнце. Диаметр Солнца примерно полтора миллиона километров. Масса Солнца – это более 300 тысяч масс Земли. И расстояние от Солнца до Земли – это 149 миллионов километров.

Вот вы видите планеты солнечной системы, расположенные в порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, между Юпитером и Марсом пояс астероидов. Дальше за Юпитером Сатурн с его кольцами, Уран, Нептун и Плутон, маленькая планетка. А оттуда, издалека приходят кометы. Всё это объекты сравнительной планетологии, и каждый исследователь понимает планетологию несколько по-своему. Конечно, люди, которые изучают атмосферы планет, они и сравнивают эти атмосферы, и находят какие-то общие вещи или различия. Я геолог. И я буду говорить, скорее о геологической сравнительной планетологии. Для того, чтобы она стала, такой серьёзной наукой, понадобилось добыть очень много данных. И здесь мы должны вспомнить тех, с кого всё это началось. Вот так обычно рассматривают трех отцов космических полётов: наш Константин Циолковский, русский теоретик, американец, ракетный инженер Роберт Годдард, и Герман Оберт, немец, ракетный инженер. Вот они, собственно, и обеспечили некий фундамент, с которого уже пошли какие-то практические действия. И, наконец, дорогой нам человек, Сергей Павлович Королёв, советский ракетный инженер. Для нас он символ начала космической эры. 4-го октября 1957-го года был запущен первый спутник. Совсем скоро меньше, через полтора года уже полетела первая ракета к Луне, станция «Луна-1». И хотя она пролетела мимо Луны, но уже проводились какие-то измерения. Измерения магнитного поля, как она отходила от Земли, когда пролетала около Луны.

На этом слайде вы видите миссии или космические аппараты, которые летали к разным планетным телам. Смотрите, сколько много их. Вот здесь цветом показаны: красный, конечно, наши. Синие – американские. Зелёные – европейские. Жёлтые – японские. Оранжевые – это китайские. Много наших – все в прошлом. Много американских. Ну, вот в последнее время стали появляться другие. И вот вы видите, это так добывается фактическая база сравнительной планетологии.

Сначала кратко, что такое Земля. Земля с точки зрения геолога. Это, конечно, материки и моря. Земля это третья от Солнца планета и вот расстояние до Солнца – это 150 миллионов километров. У неё один спутник – Луна. Геологи давно уже обратили внимание на такие провалы в Земле, иногда заполненные морской водой. Это, так называемые, рифтовые зоны. Вот это снимок космический. Справа схема рифтовых зон. И вот эти рифтовые зоны, там есть разломы и там же происходит вулканизм. Вот один из вулканов в восточно-африканской рифтовой зоне вулкан Нийрагонго.И давно уже эти вулканы были известны, а вот сейчас я вам показываю ранее неизвестный тип вулканизма земного. Это, так называемые, вулканизмы в обстановке растяжения.

Плиты земной приповерхностной зоны литосферы, они расходятся, туда подходит глубинное вещество и, соответственно, вот это глубинное вещество, оно плавится на подходе и лава выходит. Лава выходит медленно, но безостановочно. Выжатая лава вступает во взаимодействие с водой, получаются такие подушки. То, что вы видите, это подушечные лавы. Мы их давно знаем в геологических обнажениях, но вот тут мы видим, как они образуются. А вот вулкан горы Святой Елены. Это совершенно другая обстановка. Океанические плиты пододвигаются под материки, увлекая за собой частично осадки. Это в глубине плавится, образуется другой тип магм, лав. Они более вязкие и они насыщенные водным паром. И что получается, что эти вязкие лавы, они вот на подходе подходят, накапливаются и потом за счёт каких-то событий, тектонических сотрясений, вызванных, в том числе, подходом этой же лавы, верхушка горы как оползень сходит и получается ситуация открытой бутылки тёплого шампанского. Вот эта лава, она вскипает и происходит такой подъём со взрывом. Вот он пошёл. Он поднимается, но подниматься слишком высоко не может, начинает, охлаждаясь, падать вниз и когда это падает вниз, то уже мы видим, что он падает на склоны вулкана и начинается палящая туча бежать по склонам вулкана.

А вот ещё один тип вулканизма. Это мантийный источник. Наверх выходит лава, но плита, на поверхность которой выходит лава, едет. Вот видите, это большая белая стрелка. Плита едет. Вулкан образуется. Плита отъехала. Следующий вулкан. Образуется такая цепь вулканов. Вот это, так называемый, Императорский хребет, а где сейчас вулканизм – это, всем известные, Гавайи. Большой остров, где сейчас идут вулканические извержения. Лавы жидкие, такие пологосклонные вулканы. Вот вершина вулкана, очень пологосклонная Мауна Лоа, и это очень высоко. Хотя это тропики, казалось бы, влажно, но на такой большой высоте уже влажности нет или почти нет, и вот на одной из этих двух вулканических гор есть очень хорошая астрономическая обсерватория. А это лавы базальтовые. Вот два главных типа. В зависимости от того, как быстро извергается лава, как она быстро течёт и более вязкая или менее вязкая. Есть два типа. Такой с гладкой поверхностью, она называется красивым гавайским словом пахоэхоэ. И с шероховатой поверхностью лава типа аа. Вот мне приходилось ходить по лавам типа аа на Камчатке. Скорость, с которой ты идёшь, это один километр в час, потому что ты медленно передвигаешься, страшно упасть.

А вот типичное для многих земных вулканов и для ряда вулканов на планетах – это фонтанирование лавы. Образуются шлаковые конуса, шлак накапливается, образуется гора. Она пологосклонная, не очень большая. И есть на Земле ещё один тип вулканизма, так называемые, большие изверженные провинции. Из современных, может быть, когда-то превратится Исландия в большую изверженную провинцию, а, может, нет. А вот они сравнительно недавно были в Британской Колумбии, в Северной Америке. А 200 миллионов лет назад у нас, в Сибири. Особенность этих извержений, это что очень большой расход лавы в течение немаленьких промежутков времени, миллионов, десятков миллионов лет. Получаются очень большие объёмы лавы, большие скопления. Вот лунный вулканизм похож немножко на это, то, что сформировало лунные моря. А вот тоже часть геологии Земли, это когда не растяжение, а сжатие, складки.

А вот уже мы говорим о работе воды. Мы не можем геологию без работы воды представить, это, так называемый бедлэнд — «дурные земли» в Калифорнии. Какая же вода? Это сухость, пустыня. Но примерно раз в сто лет идут ливни, вымывается вот, получаются такие системы оврагов, долин и потом сто лет сухо. Вот и получаются, так называемые, дурные земли.

А вот другая ситуация. Это уже климат влажный, меандры, растительность – всё это работа воды. Вот работа воды по берегам морей. Вы видите, это галечный берег. А вот работа воды твёрдой, работа льда. Это ледник Атабаска. И когда ледник течёт, потому что лёд, он пластичный и он течёт, он увлекает своим основанием, выскребает то, что внизу и набирает постепенно много обломочного материала, а там где-то разгрузилось. Вот, так называемое, моренные отложения. Они есть у нас в районе Москвы, но не такие крупноглыбовые. У нас, поскольку ледник шёл со Скандинавии, издалека, он шёл, в основном, по глинистым отложениям, песчаным. Наши морены такие песчано-глинистые, хотя есть и валуны не маленькие, но мало. А вот то, что есть на Земле там, где периодически замерзает, оттаивает и есть вода, так называемые, мерзлотные полигоны. Это метры, десятки метров, сотни метров. Мы такое видим на Марсе.

И работа ветра. Вот смотрите. Это западное побережье Африки. Дует сильный ветер, и он сдувает пыль, которая увлекается в океан. И где-нибудь в середине Атлантического океана наши, и не только наши, океанологи находят в донных отложениях типичную такую эоловую ветровую пыль. А это дюны. Тоже это запад Африки, дюны Намибии. Очень крупные дюны — порядка 8-ми километров. Это примерно 50 на 30 километров общее поле. Но есть дюны и маленькие.

И, наконец, гравитационные передвижения, оползень. Вот какой-то несчастный домохозяин потерял часть своего участка. Оползень спровоцирован был землетрясением.

И ещё один геологический процесс, он везде есть. Но его сначала долго не признавали на Земле, но позже стали признавать. Это ударные кратеры. Это ударный кратер Метеор, и в окрестностях находят куски железного метеорита, вот он справа вверху, это железный метеорит. Вот крупные кратеры поперечником десятки километров. Они достаточно древние. Их ледник, это север Канады, уже стесал. Остались такие странной формы озёра.

Ну, и, наконец, очень мощный геологический процесс на Земле – это жизнь от каких-то там морских до всякого рогатого и нерогатого скота, люди. А вот справа внизу вы видите, во что мы превращаем Землю. Это вот некая деревня на Мадагаскаре, плотно застроенная, вокруг поля, поля, поля. В общем, от того, что было в природе мало что остаётся.

Луна

На Луне есть тёмные равнины, называются моря. Так думали, когда это стали видеть, впервые смотреть на Луну в телескоп. Телескоп не изобретал Галилео Галилей, но первый, построив телескоп, догадался посмотреть не куда-то там вдаль на земную, а посмотрел на небо и увидел на Луне, что есть тёмные места, есть светлые. Ну, тёмные – ясно, что для человека 17-го столетия это вода. Ровное тёмное – это вода. Это, он сказал, мааре, море по латыни. А терра – земля, материки.

Луна, спутник Земли, среднее расстояние до Земли около 400 тысяч километров и Луна крутится вокруг Земли. Обходит где-то там за наш примерно месяц, и из-за скорости её вращение, обходя, смотрит одной и той же стороной на Землю. Это видимая сторона. А обратную сторону мы с Земли почти не видим. Только немножко иногда Луна, она ходит, не совсем по круговой орбите, и мы иногда можем заглянуть чуть-чуть с одной стороны, чуть-чуть с другой. Так называемое, явление либрации. Луна, люди ей всегда видели, всегда знали. До изобретения телескопа это что? Это объект в небе. Это объект поклонения. Объект потом астрологический. Когда изобрели телескоп, то уже стали изучать и что-то различать.

Космические полёты к Луне начались в 1959-м году и последний запуск на Луну – это была американская миссия, так называемая, «Грейль» для изучения аномалий силы тяжести на Луне. Вот первые полёты, первые посадки: 66-й, мы чуть-чуть опередили американцев, буквально на месяц. 66-68-й. Наша «Луна 9, 13», американский «Сёрвейер». В чём была проблема? Было страшно. Понятно было, что там были астрономические измерения, которые по степени поляризации показывали, что самая верхняя часть, она такая пылеватая, а вот как глубока эта пыль и насколько она связанная, или она какая-то очень рыхлая, это было непонятно. И подпортил дело американский фантаст, по-моему, Кларк, который написал интересный роман, как на Луну садится аппарат и тонет в этой пыли. Какие-то жуткие усилия, чтобы спасти людей. Но первые же посадки, со страхом определённым были, показали, что нет, не утонешь, можно ходить.

И вот за первыми автоматами пошли следующие автоматические посадки, пошли экспедиции американские и наши автоматические аппараты. Мы, конечно, так психологические проиграли гонку американцам, но мы сделали два больших дела. Мы научились привозить образцы грунта с Луны и мы сделали «Луноход-1», «Луноход-2», которые, управляемые с Земли, ходили по поверхности Луны и проводили исследования. И вот мне очень жаль, что в 73-м году был последний луноход, а в 76-м последняя доставка грунта. Если бы мы были немножко побогаче, если бы учёные потребовали продолжать, более громко потребовали продолжать исследования Луны, потому что шёл всё время разговор: Луна-Марс, Луна-Венера, мы могли бы собрать много хорошего материала научного с помощью наших автоматов. Но вот последние годы, это уже американские миссии. «LunarProspector» спутник, который исследовал состав поверхности. И такие первые косвенные, но достаточно надёжные признаки того, что на лунных полюсах должны быть некие скопления воды.

Потом японская миссия «Kaguya», китайская миссия, индийская. И вот сейчас летает американский лунный спутник-разведчик «Lunar Reconnaissance Orbiter» с прекрасной телевизионной аппаратурой. Там не только, там много чего другого хорошего. Вот белые стрелки показывают на такое нечто. Это нечто – это «Аполлон-11», «Аполлон-17». Вот вы видите – это лунный модуль, космонавт рядом стоит, а вот эти, оставшиеся на Луне, части того, что не взлетело. И наши аппараты-луноходы и то, что не взлетело от «Лун», которые привозили образцы, это тоже видно с помощью этих снимков.

Условия на поверхности. Атмосферы нет. Ну, можно ли считать атмосферой, если это 10 в минус 14-й степени бар? Температура. Очень резко меняется. От 120-ти до 410 Кельвина. 120 Кельвина – это 270 отнять 120, это минус 150. А 410 – это плюс там под двести. Очень большие перепады температур. Почему? Потому что атмосферы нет. Поэтому когда Солнце светит, нагревается, а когда ночь, а ночь долгая – 2 недели земных, остывает и очень сильно остывает. Метеоритная, микрометеоритная бомбардировка, атмосферы нет, ничто не защищает, космические лучи. Морфология поверхности. Вот материки, о которых мы говорили, их 83% и моря, их примерно 17%.

Везде, и в морях, и на материках преобладают кратеры. Здесь видно, что выбросы из кратеров. Это большой кратер. Выбросы. Что вызвало этот взрыв, который выбросил? Удар метеорита или это был вулканический взрыв? Это было неясно до той поры, пока не привезли образцы с Луны. И когда привезли образцы, оказалось, что лунные породы, но там они похожи на земные породы, но в них почти нет минералов с летучими компонентами. Очень-очень мало воды. А если очень мало воды, то какой же может быть вулканический взрыв? И в этих лунных породах, вернее, в том, что сверху в этом лунном грунте довольно много метеоритного примесей, метеоритных, там, железо, никель, кобальт, и прочее. Значит, это были метеоритные кратеры. Вот образцы, которые привезли с Луны. Это то, что на материках, это всё передроблено большими ударами. Вот, так называемые брекчии. Чётко видны обломки. Когда мы говорим, что вот такие красивые геологические слова анортозиты, нориты, троктолиты – это всё магматические породы. Но на Луне они сверху, в верхних там, 20-30-40-а километрах. Они не образуют залежей, как на Земле. Это кусочки вот в таких вот брекчиях. Ну, максимум там это будет метры, десятки метров, большие обломки. Но это всё обломки.

Вот тип лунных пород. Базальты. Они вот такие слегка чуть-чуть фиолетовым, потому что там есть довольно много минерала ильменита. И брекчии, ударные расплавы, вот эти анортозиты, троктолиты – это всё маленькие кусочки. Реголит — то, что сверху. Реголит – это термин, который кто-то, не помню, кто в конце 19-го столетия предложил, я бы сказал, что это был такой терминологический изыск. А давайте будем называть породы, рыхлые породы любого состава и любого происхождения одним термином – реголит. В земной геологии он совершенно не прижился, потому что мы всегда понимали, что если это отложения речные, это аллювий. Если это на склонах, это делювий, колювий и прочее. Геологи любят давать термины, а реголит не приживался. А вот когда стали изучать грунт Луны, происхождение которого, ну, теперь уже всем понятно, вначале было не очень понятно, то вот это слово реголит прижилось. Теперь говорят о реголите, лунном реголите, о реголите Марса и т.д. Вот смотрите, что характерно. Это ведь сверху такой пылеватый грунт, с песком, с камешками, абсолютно сухой. Но вот след ноги космонавта. След, как если бы это был мокрый песок. Почему? Потому что это вакуум. А в вакууме на частицах песчаных, пылевых нет газовых рубашечек, которые делают пыль такой сыпучей, а они притягиваются друг к другу эти частички и ведёт себя лунный грунт, как слабосвязанный. Вот он, видите, справа вверху такой горочкой насыпан. Вот частички разные, в том числе, шарики, когда при ударе плавилось, летело, застывало в полёте, получались такие шарики стекла.

Лунный вулканизм. Вот эти моря – это застывшие базальтовые лавы. Потоки лунных лав, они почти не видны. В нормальных условиях они не видны. Почему? Потому что это протяжённые потоки очень низкие, невысокие и вот этот реголит сверху всё перепахал и это незаметно. Но если очень низкое Солнце, то тогда как на дороге, когда освещение параллельно дороге, вы видите даже маленькие неровности. Вот здесь видны потоки лав. А вулканизм, по-видимому, был не только такой, но и какой-то вулканизм с газами. Вот это днище кратера Альфонс. Вы видите тёмные кратеры и вокруг тёмные такие пирокластические отложения. По-видимому, образовывалось нечто похожее на шлаковые конусы, но на Луне сила тяжести в 6 раз меньше, чем на Земле и поэтому это всё далеко разлеталось, горки не образовывались, а вот так такая, ну, просто тёмная поверхность. Интересно, что в 1958-м году наш астроном Николай Козырев, наблюдал здесь выделение газа. Это дело было, по-моему, было на октябрьские праздники 7-го ноября, он наблюдал в телескоп, прекрасный телескоп в Крымской астрофизической обсерватории. Почему 7-го ноября? Да потому, что праздник. Потому что местные астрономы, они не так легко, чтобы они разрешили работать москвичу или ленинградцу на их телескопе. А вот когда у них праздник, они празднуют, то вот Козырев работал. Вместе с ним работал наш московский астроном Василий Иванович Мороз. И Козырев увидел некое, ну, что ли размывание изображения, как если бы газ выделялся. Он снял спектрограммы. И эти спектрограммы, они явились надёжным таким доказательством того, что, да, это, действительно, выделение газа. На Луне так же есть, как и на Земле, но гораздо в меньшей степени, какие-то деформации в недрах и на поверхности. Есть вот такие складки сжатия. Есть вот такие растяжения, параллельные такие желоба, геологи их называют грабены.

Возрасты лунных пород. Вот эти моря – это три миллиарда лет. Это очень давно. На Земле трудно найти породы такого возраста. Материки. Это около 4-х миллиардов лет. И отдельные образцы – 4,5-4,6 миллиарда лет. Но есть и сравнительно молодые кратеры. Вот это выбросы, светлые выбросы из кратера Тихо. «Аполлон-17» сел в том месте, куда долетели эти выбросы, и вот было возможно измерить возраст, порядка ста миллионов лет. Это вот для Луны очень молодо, а для нас с вами это уже немолодо.

Геологическая история Луны. Вот такая диаграмма. Вот что первые полмиллиарда лет плохо понимаем. Была бомбардировка, не было бомбардировки. Какой-то был вулканизм. Потом вот ясно в районе 4-х миллиардов лет очень интенсивная метеоритная бомбардировка. Морской вулканизм, который сформировал моря. И поздняя бомбардировка, сходящая на нет.

Теперь, как образовалась Луна. Есть популярная гипотеза, что когда-то давно, 4,5 миллиарда лет, тело размером с Марс столкнулось с Землёй, с прото-Землёй. Были выброшены обломки на орбиту и, поскольку всё это было очень горячим, то эти обломки, они сформировали такое кольцо сначала вокруг Земли, которое собралось в Луну. А, может быть, Луна росла рядом с растущей Землёй. Здесь продолжаются споры, и эти споры до конца ещё не разрешены.

Что мы знаем о Луне? На полюсах есть лёд в виде примеси в частицах, в реголите. Вот справа вверху — это карта нейтронных аномалий. Вот там, где зелёненькая, синенькая – это те места, где повышенные скопления вот этого грунтового, если хотите, льда. Первые проценты. И это очень важно. Там можно в будущем устроить базу и эту базу, не надо будет снабжать водой с Земли. Можно будет пользоваться местной водой. Есть скопления в реголите гелия-3. Он может использоваться как очень интересное термоядерное топливо, которое не даёт такого нейтронного загрязнения. Но будет ли когда-нибудь экономически выгодно добывать его на Луне и возить на Землю или не будет – это непонятно. Не ясно, как долго продолжался лунный вулканизм. Не ясно, есть ли на Луне вулканические какие-то лавы не базальтовые. Не ясно, что происходило на Луне первые 600 миллионов лет. Строение недр знаем плохо. Ну, и не понимаем происхождение Луны.

Меркурий

Первая планета солнечной системы, ближайшая к Солнцу. Спутников нет. У неё период вращения 59 земных дней, а вокруг Солнца она обходит за 88 земных дней. Средняя плотность очень большая. Такая же почти, как у Земли. Но у Земли средняя плотность частично за счёт земного металлического ядра. Примерно наполовину радиуса Земли – это ядро железное. А плотность вот этого, около 5-ти. Это не только плотность вот силикатных пород, около 3-х вот этого ядра. Это ещё за счёт того, что в недрах Земли, в нижней мантии очень сильно сжато силикатное вещество. А Меркурий маленький. Там не сожмёшь его силой тяжести так сильно. Поэтому средняя плотность у него 5,5, говорит о том, что у него очень большое железное ядро. История исследований. Телескопами трудно смотреть. Слишком близко к Солнцу. Был удачный пролёты американский аппарата «Маринер». Сейчас американский аппарат «Мессенджер» работает на орбите спутника. И в 2015-м году будет запущен европейский аппарат «BeppiColombo». Условия на поверхности похожие на лунные. От очень холодного до жары, но разброс гораздо больше, 500-700 Кельвинов. Атмосферы нет. Ускорение силы тяжести в два раза больше, чем на Луне. И, тем не менее, на полюсах видят с помощью радара странный тип отражения, который бывает у льда. У льда воды. Но так же такое бывает у элементарной серы. На полюсах Солнце смотрит очень косо. На дне глубоких кратеров постоянно холодно. Там мог накопиться лёд. Поэтому, возможно, там тоже есть лёд.

Морфология поверхности. Очень напоминает лунные материки. И вот есть интересная структура ударная. Бассейн жары. 1600 километров в поперечнике. И когда стали получать хорошие снимки, обнаружили, что на противоположной стороне, вот как раз в антиподальной точке, там, вот то, что справа вы видите, такой хаос. И стало понятно, что когда был такой большой удар, который сформировал ударный Бассейн жары, то волны сейсмические, которые побежали по поверхности, они сошлись там, в антиподальной точке и там была фокусировка сейсмических волн и всё переломало. В Бассейне жары вы видели вулкан. Вы видите, вот такая поверхность, несколько выровненная, с кратером. Вообще, это редкий случай, когда на Меркурии виден какой-то индивидуальный вулкан. Вот какие-то равнины, по-видимому, схожие, родственные морским морям – это много. А вот такое – это единичное. Тектоника деформации. Ну, те же грабены и какие-то, вот видите справа, уступы. Эти уступы за счёт сжатия. Эти уступы распространены повсеместно и чтобы их получить, надо сжать было Меркурий, его внешние слои, на два километра сократить поверхность. По-видимому, это результат того, что это вот его большое железное ядро с течением времени остыло, сжалось и вот получились такие уступы.

Вот ещё странный вид тектоники. Такой радиальный. В центре кратер, но кратер случайно там. Это такой мантийный диапир. Мантия, такая горячая масса подпирала, и образовывались такие радиальные разломы. Состав пород поверхности в спектре похож на лунный, изучен плохо. Тёмные равнины похожи на лунные, но не такие тёмные. Возможно, это маложелезистые базальты.

Геологическая история. Ранняя бомбардировка. Вот они кратеры. Равнинообразующий вулканизм. Ну, примерно как на Луне. Потом период такого эндогенного спокойствия.

Нерешённые проблемы. Большое ядро. Почему большое? Хронология событий. Состав пород поверхности. Природа полярных шапок. И происхождение Меркурия. Кто-то когда-то высказал такую сумасшедшую идею, что он был спутником Венеры раньше. Но такого быть не может. Но когда серьёзно посчитали, оказалось, что исключать этого нельзя. Что, может быть, это была такая большая Луна у Венеры, которую Солнце, в конце концов, отняло у Венеры и перевело на своей силы тяжести на орбиту поближе к себе.

Венера

Два изображения. Одно изображение это космический снимок. Мы видим облачный покров. Вот такие облака, следы движения этих облаков. А вот справа – это мозаика, монтаж радарных изображений. Мы смотрим через облака. Мы видим какие-то геологические структуры. Вот эти светлые – это рифтовые зоны. А вот тёмные, это потом вы их увидите – это выбросы, такие странные выбросы вокруг некоторых кратеров. А вот очень много всякого рода равнин, базальтовых равнин. Что мы знали о Венере до космических полётов?

Расстояние до Солнца. Три четверти земного. Радиус, как у Земли почти что. Масса похожа на земную. Средняя плотность похожа на земную. Ускорение силы тяжести почти как у Земли. Атмосфера. Ну, видели СО2, но на деле, что может ещё что-то есть. Были ожидания, что Венера очень похожа на Землю. Похожа геология. Ну, ближе к Солнцу. Более тёплый климат. И даже думали, может быть, благоприятна для развития жизни. Но когда стали летать в сторону Венеры, видите сколько много полётов туда было и там немало из них наших, то вот первые же «Маринер второй», первая успешная миссия к Венере. Он, пролетал мимо Венеры, и когда он заходил за Венеру, радиосигналы походили через атмосферу. Потому, как искажались эти радиосигналы, можно было измерить свойства атмосферы и оказалось, что она очень горячая.

Вот это наш первый успех. Это успешный вход в атмосферу, 1968-й год. Я горжусь, что в нашем институте были сделаны приборы, которые опускались на спускаемом аппарате, и когда было давление порядка 20-ти атмосфер, прекратилась связь и решили, что он достиг поверхности.

А потом следующие «Венеры» показали, что нет, не достиг. Просто он был сделан недостаточно прочным, этот аппарат раздавило. А следующие были более прочные. Вот уже «Венера-9», видите, это такой просто батискаф с такой шляпой. Зачем такая шляпа? Тормозить вместо парашюта. Чтобы побыстрей проскочить, но не слишком быстро, через атмосферу Венеры. Она очень горячая. Вот сверху такое радиальное, такие спирали. Это антенна. И вот такое кольцо посадочное. Вот это уже монтаж панорамных участков, кусочков. Вы видите, вот это светлая деталь – это крышка с телевизионной камеры. Вот откидывалась. Это измерялись физические электрические, физико-механические, электрические свойства поверхности и забирался образец грунта внутрь, проводился химический анализ. И так же проводился химический анализ на калий-уран-торий по радиоактивности без забора грунта. И вы видите, на поверхности есть такие плитчатые какие-то горные породы. Они непрочные. Наверное, это такой сцементированный грунт.

Вот атмосфера Венеры. Атмосфера Венеры у поверхности. Примерно в сто раз более плотная, чем на Земле. Облака есть на высоте 40-50-60 километров. Облака странные. Это не земные капельки воды. Это капельки серной кислоты концентрированной. И вот эти облака, они мчатся со скоростью 100м/сек. Это такой эффект взаимодействия атмосферы с Солнцем. И один из американских аппаратов при спуске посредством масспектрометра измерял состав атмосферы. Ну, и он показывал углекислый газ, там, примесь того, другого, третьего. И тут случилось неожиданное. Капелька серной кислоты попала в капилляр, который вёл к масспектрометру и большую часть пути вниз, большую часть работы в атмосфере Венеры масспектрометр измерял пар, который вот поставляла ему эта капелька серной кислоты. Ну, в общем-то, это скандал. Вроде ничего интересного. Но когда разобрались, оказалось, что из-за того, что измеряли эту капельку очень долго, набрали очень хорошую статистику. Удалось в масспектрах померить соотношение тяжёлого водорода, дейтерия, к обыкновенному водороду и оказалось, что оно в 150 раз больше, чем в океанах Земли. А как это можно получить? Это, значит, что был какой-то нормальный состав, отношение дейтерия к водороду, но лёгкий водород убежал. Он убежал и потому, что осталось, какое осталось соотношение вот дейтерия к водороду, можно оценить, сколько было воды на Венере. Оказалось довольно много. Минимальная оценка, что это слой от нескольких метров, если по всей поверхности растянуть, до более, чем ста метров.

Вот это топографическая карта Венеры. Вот то, что зелёненькое, жёлтенькое, красное, это высоко. То, что синее – это низко, низкие равнины. А вот места, отмеченные звёздами, это где сели наши аппараты, проводили измерения поверхности. А вот уже это, сначала наши, потом американские, очень детальные радиолокационные измерения.

Здесь вы видите светлые пятна — это лавовые потоки. Большие лавовые потоки – это десятки, сотни километров. Радиояркие лавы на фоне радиотёмных лав. Что такое радиояркие лавы? Шероховатая поверхность. Помните, я вам показывал лавы типа аа, вот справа внизу показаны. А радиотёмные лавы – это вот пахоехое, те, которые с ровной поверхностью. А вот такие извилистые гряды – есть такие местами и на Земле. Это гряды сжатия. Вот это вид сверху на самый высокий, 9 километров, вулкан Маат на Венере. Вот смотрите. Там внизу масштаб стокилометровый. Это сотни километров вулкан. И вот так обычно можно увидеть, ну, во всяких публикациях. Это на измерение топографии натянули изображение, получилось вот такое красивое изображение, в данном случае, вулкана Маат. Но здесь есть три неправильности. Первая. Поверхность ярче, чем небо. На Венере это не так. Второе, радиояркие – это не значит визуально яркие. И здесь есть искажение. Здесь высота по отношению к горизонтальному масштабу в 10 раз преувеличена. Вот как если бы эта картинка была получена при реальном освещении. Оранжевое небо светлое и тёмная поверхность. А вот если мы уберём искажение вертикальное, вот мы получим такую возвышенность, очень пологосклонную, вроде тех вулканов, которые на Гавайях. Это, значит, очень маловязкие, очень жидкотекучие лавы. Базальты. А есть местами вулканические постройки крутосклонные, которые, возможно, говорят о том, что это лавы не базальтовые. Вот такие крутосклонные есть на Земле. Это лавовый купол на Аляске. Есть такие у нас лавовые купола, там Шевелуч, Безымянный на Камчатке.

На Венере не только равнины. Есть такие местности с неровным рельефом. Вот такой яркий пример из них. Называется красивым словом тессера, что по-гречески означает черепица. Ну, можно видеть какое-то сходство. Вот тессера. И вы видите, что вокруг эти базальтовые равнины, они подтапливают, они заходят в какие-то понижения. Это даёт возможность нам геологам говорить о том, что образовалось раньше, что образовалось позже. Вот это наша работа, расшифровывать геологическую историю того или иного района на Земле или на других планетах. И вот это прекрасный снимок, много снимков вместе собранных получила наша «Венера-15» и «16». Вы видите, вот такая странная конструкция. Есть в центре равнины, есть две такие овальные кальдеры, а вокруг пояса гор. Эти пояса гор очень высокие, до плюс 11-ти километров. Это напоминает ситуацию вот с тем, как на краях, скажем, на западном побережье у обеих Америк есть вот такие пояса сжатия. Горы сжатия. Вот горы Максвелла венерианские слева высокие. Вот это тёмное овальное пятно – это ударный кратер. А справа – это самая высокая область у нас на Земле. Гора Эверест. Есть такие, похожие на земные, рифтовые зоны, такие провалы. Вот один из таких провалов, видите. Это много-много разломов. И вот кратер, ударный кратер. Если он был круглый абсолютно в самом начале, то вот по тому, насколько отошла его правая окраина, можно оценить, насколько растянулось. Там порядка 10-ти километров. Есть такие странные, на Земле таких нет, круглые, овальные вулканы, тектонические структуры. На Земле из называют короны. Их несколько сотен. Они, наверное, результат такого всплывания горячего мантийного вещества. Есть ударные кратеры, но только крупнее нескольких километров. Потому что через такую массивную атмосферу маленький метеорит не проломится, не пролетит. А вот есть ударный кратер, а вокруг него вот есть такая парабола радиотёмная. Это был выброс, наверх пробросило через атмосферу. И крупные выбросы, они упали сразу, а мелочь типа пыли, она сносилась вот теми ветрами 100 м/сек. И образовалась вот такая парабола пылеватопесчанных отложений, которые выровняли поверхность, а на радарном изображении это тёмное, ровное.

Есть ветровые такие полосы. Дул ветер, и сейчас дует ветер у поверхности, но не очень сильный. Возможно это вот эти вот следы. Это образуется большим ударом ударный кратер и такое движение атмосферы вызвано этим ударом, такие ударные ветры. Вот есть пара дюнных полей. Примерно это такой же, как я вам показывал в Намибии. Но всего два известно на Венере. Возможно, потому, что всё-таки мы видим не очень хорошо поверхность, но вот разрешение, мы видим детали поверхности только в сотни метров. Склоновые процессы. Вот, помните, домик, с которого часть двора ушла, обвалилась. Оползень. Вот оползень на Венере. Только домов нет.

Нерешённые проблемы. Что было на Венере между её образованием и образованием вот тех тессер. Это самые древние, что мы знаем. Был ли на Венере океан? Была ли на Венере тектоника плит? Сложены ли тессеры из базальтов? Если сейчас на Венере, вот сейчас, вулканическая, тектоническая активность?

Марс

4-я планета от Солнца. Два спутника маленьких. Фобос и Деймос. Марсианский года в два раза больше нашего земного. Вращение вокруг оси, Марса почти такое, как на Земле. Ось вращения наклонена почти как на Земле. Но есть расчёты, есть геологические свидетельства того, что на Марсе вот эта ось вращения не постоянная. Она ходит туда-сюда от почти такой вот вертикальной в плоскости эклиптики, до почти лёжа на боку. И это должно было приводить к очень сильным климатическим изменениям. Есть сезоны. Вот есть размер примерно в два раза меньше, чем на Земле, магнитное поле.

История исследований — довольно много. Нам там не везло. Американцам везло. Но они больше сил вкладывали. Вот условия на поверхности. Это примерно одна сотая, 1/150 земной атмосферы по давлению. И, тем не менее, вот есть смерчи. Маленький марсоход «Спирит» сфотографировал такие смерчи. Глобальные пылевые бури. Вот вы видите, Марс, снимок 10-го июня, видна южная полярная шапка, видны детали поверхности. А вот через 20 дней уже почти ничего не видно, кроме самых высоких гор. Затянуло пылью. В полярных областях льды. И не лёд воды, лёд СО2. Должен быть соединение СО2 с водой клатрат. Пока не найден. Есть полярные слоистые отложения. Смесь льда и пыли.

Морфология поверхности. Равнины на севере. Вот материки, похожие на земные. На юге есть такие вулканические области с вулканами. Вот слева – это вулканическая область. Вот вулкан Олимп. Большой — 600 километров в поперечнике. А вот справа – это наш, ну, недавно считался самым большим вулканом. Это большой остров Гавайский. Вот я его показал там на Марсе и он меньше многих марсианских вулканов. Почему? Потому что вулкан Гавайский — лава идёт, плита едет, уехала уже, а вулкан в новом месте образуется. А на Марсе нет тектоники плит, нет движения, и если идёт вулканизм, длительный вулканизм, то в одном и том же месте, вот образовались очень большие вулканы. Вот гора Олимп, её детали строения. Вот поменьше вулкан.

Тектоника, то есть деформации. Вот такие растяжения, похожие на рифтовые зоны земные, венерианские. Есть и сжатия, похожие на венерианские, на лунные, но мало сжатия на Марсе.

Эоловые процессы. Маленькие дюны. Есть большие дюны. Ударные кратеры показывают нам, что если сравнительно небольшой ударный кратер, ну, более менее, обыкновенный выброс. Если побольше ударный кратер, то выбросы типа грязевых потоков. Это в породах в недрах есть лёд, который при ударе он плавится и грязь растекается. Вот мерзлотные полигоны на Марсе слева, а вот вы видели, это мерзлотные полигоны земные. Есть и следы извилистых долин, течение жидкости. Есть вот такие извилистые долины с притоками. Смотрите, как похожи на сухие долины Калифорнии. Но они сухие долины раз там в течение сто лет, раз в сто лет идут дожди. Тут то же самое было или нет, пока плохо понимаем. Ну, текла вода. Состав материала поверхности. Грунт, ну, мафический. Это красивое слово означает – много магния и железа. Шарики гематита. Их вот нашёл маленький марсоход «Оппортьюнити». Смотрите, они такие маленькие. И чтобы изучать лучше состав пород поверхности, у этих марсоходов были сверла. Они рассверливали поверхности и могли измерять состав, уже как бы проходя через пыль.

Вот марсоход нашёл железный метеорит. А вот это место посадки современного, то, что работает там «Кьюриосити», так называемый. «Кьюриосити» означает любопытство. Вот он пойдёт к тому, что вы видите на этом снимке, к слоистым отложениям горы Шарп (острая), и будет искать у него очень мощный инструментарий, будет искать какие-то следы, которые могли бы свидетельствовать, не саму жизнь найти, а хотя бы что тогда были подходящие для жизни условия. А вот справа внизу это показаны, как они, не надеясь на то, что повезёт и что он не сядет на камень, сделали систему. Такой кран ракетный, который при приближении, смог чувствовать, что внизу и посадил в ровном месте, этот марсоход «Кьюриосити».

У нас есть образцы с Марса. Уже метеориты прилетевшие. Их уже порядка несколько десятков. Они показывают различные магматические породы типа базальтов. У них есть красивые шаргатиты и др. Ну, в общем, это то, что похоже на земное, но у них необычный изотопный состав кислорода. Вот эти вот красненькие звёздочки – это показывает, что не земной. Вот эта голубая линия – это Земля-Луна. Вот чёрные линии – это хондритовые, зелёные тоже хондриты. А вот Марс. И это что-то особое.

Нерешённые проблемы. Обилие и роль жидкой воды на раннем Марсе. Когда на Марсе было, стало сухо. Ранняя история вулканизма. Есть ли на Марсе породы геохимические, более дифференцированные, чем базальты? Какие были поздние по времени процессы с участием воды? И вопрос нерешённый. Есть ли сейчас жизнь на Марсе, в недрах, может быть, или существовала когда либо на Марсе жизнь? Это надо изучать.

Малые спутники планет

Вот спутники Марса — Фобос и Деймос. Маленькие. Первые десятки километров. Там кратеры. Есть такой метеорит Кайдун. Его мой коллега подозревает, что, может быть, этот метеорит – кусочек Фобоса. Вот эти белые включения в нём, может быть, это обломки пород с Марса. Дело в том, что когда по Марсу большие удары, то часть вещества долетает до Фобоса и на поверхности Фобоса должны быть обломки марсианских пород. Поэтому когда мы с вами когда-нибудь привезём грунт с Фобоса, это одновременно будет доставка и марсианских пород на Землю. Есть, из малых тел, дальше идём от Марса в сторону от Солнца — астероиды. Вот это маленький астероид, околоземный, Итакава. Вот видите, он похож своей формой на такую, на морскую выдру, калана. Это совсем маленький и японская миссия приблизилась к нему. Попыталась взять образцы. У них не очень это заладилось, пришлось срочно улетать оттуда. На Земле в грунтозаборнике нашли маленькие кусочки, буквально песчинки. Эти песчинки, оказалось, имеют состав обыкновенных хондритов. А это второй по размерам астероид Веста. 500 с лишним километров. И это результат съёмки миссии «Даун». «Даун» – это рассвет. И вот сейчас этот космический аппарат улетит к самому большому астероиду Церера, который поперечником тысяча километров.

Планеты-гиганты и их спутники. Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун

Юпитер

Пятая от Солнца газовая планета. У неё, по-видимому, в центре есть ядро, силикатное ядро, но в общем-то это водород и гелий. А атмосфера, вот то, что мы видим сверху, это облака. Облака похожие на земные облака и лёд, и какие-то другие соединения. Когда Галилей посмотрел в телескоп на небо, он посмотрел не только на Луну. Он посмотрел и на Юпитер. Юпитер уже был известен. И он увидел точечки около Юпитера, которые располагались так вытянутые в линию. Он догадался, что это спутники Юпитера. И их теперь называют галилеевы спутники Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Калисто. Вот смотрите.

Вот его ближайший спутник Ио. Оранжевый цвет поверхности. И пролетая близко от него «Вояджеры», а потом другие аппараты, увидели следы, вот такие султаны. Газовый вулканизм. И то, что на поверхности, это базальтовые лавы, покрытые налётом серы. Вот Европа. Второй спутник галилеевый спутник. Он, в основном, каменный. Но верхние сто километров – это лёд, в нижней части вот этой стокилометровой толщи, возможно, есть жидкая вода. По крайней мере, она точно была, потому что видите, как эти разломы во льду похожи на то, как в Арктике ломаются паковые льды. А вот, это более детальный снимок. Это деформация в этой ледяной поверхности, и если льды ломаются за счёт возмущения со стороны Юпитера, то вот такие, как плоты расходятся, изменяя положение в пространстве.

Ганимед, третий спутник от Юпитера. Вот это там всё кратеры, кратеры. И есть вот такие полосы разломов деформации, сравнительно молодых. На них мало кратеров. Калисто. Четвёртый спутник. Кратеры, следы больших ударов. Вот уступ такого большого удара. И малые спутники Юпитера. Вот спутник Амальтея. Он недалеко от спутника Ио. Он такой тоже оранжевый. Возможно, это вот выбросы серы с Ио окрасили его в такой цвет.

Сатурн

Шестая планета от Солнца. Есть кольца. Кольца – это частицы льда и силикатов. Маленькие, сантиметры, до десятков метров. И они обращаются, как спутники вокруг Сатурна, но они не связаны друг с другом. Они независимы. Они как машины, которые сами едут по шоссе. И вот они друг друга возмущают и сталкиваются, падают на Сатурн и вот эта система, она, конечно, недолговечна. Это спутник Феба. Вы видите, просто каменная глыба. Вот Энцелад. Это уже что-то более выглаженное. И когда стали смотреть более детально, был космический аппарат «Кассини», который пролетал много раз, там увидели такое свечение вот из такого разлома водяной пар. Значит, это не может быть радиогенное тепло, как вот, которое греет наш вулканизм. Это за счёт возмущений, гравитационных возмущений со стороны Сатурна и здесь вот такая гейзерная активность.

Яфет. Он дальше, далеко от Сатурна. Вот такое большое, полторы тысячи километров в поперечнике, но мёртвое тело. Вы видите, кратер ударный, сошёл большой-большой оползень. А это Титан. Самый крупный спутник в Солнечной системе. Пять тысяч километров в поперечнике. Вот на нём уже может быть какая-то своя активность. Он удержал атмосферу. Атмосфера метановая. И хотя Солнце там светит слабо, то всякие фотохимические реакции в этой атмосфере происходят. Там такой туман углеводородов. Условия на поверхности – холодно. Очень холодно. Это близко к тройной точке метана. Что такое тройная точка? Это там, где возможно существование льда и газа, и жидкости. А это означает, что там могла быть какая-то метановая жидкость. И вот европейский зонд, пассажир «Кассини» «Гюйгенс», он спускался в атмосферу, проводил съёмку, там были всякие неприятности. Очень мало они получили фотографий, но вот, что они получили. Вот, пожалуйста речная сеть. А когда он уже совсем достиг поверхности, вот такая рыжая, за счёт окраски атмосферы, галька. Ледяная галька. Русла. Но русла, не вода текла, а метан там тёк.

Уран

Шестая от Солнца планета. Знаменита тем, что крутится лёжа на боку. Спутники разные, но сравнительно небольшой Миранда.

Нептун

Восьмая от Солнца планета. У него есть маленькие спутники, есть один большой спутник Тритон, около 3-х тысяч километров. Вот вы видите, есть полярная шапка. Но эта полярная шапка не ледяная, а метановая. А вот основа поверхности то, что там как горные породы, это лёд. И вот видите, есть похожие на моря и материки на Луне, и это тоже моря и материки, но только ледяные. Криовулканизм.

Плутон

9-ая от Солнца планета. Маленькая. Очень далеко. Плохо её видим. Она образует двойную систему: Плутон и Харон. Это всё льды и льды. Летит туда американский космический аппарат «Новые горизонты». Ну, чего-нибудь увидим, узнаем больше. А вот Плутон – это начало уже, так называемого, пояса Койпера. Такого диска, откуда к нам приходят кометы. А вот этот пояс Койпера, это маленькая по сравнению, так сказать, часть Солнечной системы по сравнению с, так называемой, облаком Оорта. Это вот такая сфера, в которой есть вещество, оттуда приходят тоже кометы. И это уже 20-50 тысяч астрономических единиц от Солнца.

Кометы

В нескольких случаях мы увидели их ядра вблизи. Вот вы видите их. Там есть даже что-то похожее на кратеры, какие-то столкновения, ударные кратеры. Есть газовые выделения, когда подходит к Солнцу.

И я пришёл к заключению. Что же мы можем заключить вот из всего этого обзора? Мы видим, какие геологические процессы происходят на телах Солнечной системы. Я геолог, поэтому я говорю о геологических процессах. Мы говорим о магматических процессах и тектонических процессах. Это частичное плавление недр, вулканизм и деформации. Это характерно как для каменных, так и существенно ледяных тел. Но для каменных тел, это вот Земля, Луна, а для ледяных тел, там это криовулканизм. Вот эти магматические, тектонические процессы, они более развиты на крупных телах. Движущая сила их – это энергия радиоактивного распада. Есть большие тела, радиоактивный распад. А ведь радиоактивный распад, он даёт тепло, тепло образуется в массе, в объёме, а теряется через поверхность. И вот эта вот игра, поверхность – это квадрат радиуса, а объём массы – это куб радиуса, приводит к тому, что чем больше тело, тем оно медленнее теряет тепло. И вот это обеспечивает возможность вулканизма и тектоники. А если есть ещё какой-то дополнительный источник энергии, например, гравитационное возмущение, то, может быть, вулканизм и на маленьком теле и, может быть, деформация на маленьком теле, как на Ио, и на Европе, эти разломы на поверхности Европы. Это Энцелад.

Характер интенсивности процессов на поверхности. Они зависят от наличия и свойств атмосферы. Есть атмосфера – будут какие-то эоловые переносы. А если есть ещё свободная жидкость, то будут переносы этой жидкостью. Это вода на Земле и на Марсе. Метан на Титане. Метеоритная бомбардировка, она характерна для все твёрдых тел. Она очень интенсивна была первые полмиллиарда лет. Жизнь, она существует на Земле не менее последних 4-х миллиардов лет. Возможно, она была и есть на Марсе. Возможно, она на Европе. И вот некоторые задаются вопросом: может быть, наша жизнь пришла с Марса? Мы, может быть, марсиане? Потому что если на Марсе была жизнь, то метеориты в период интенсивной бомбардировки в Солнечной системе, их много выбрасывалось, что-то долетало. Наверняка, долетало тогда много и до Земли и, может быть, зародилась-то жизнь на Марсе, потом была занесена на Землю. А, может быть, так и не было. Вот надо искать жизнь на Марсе. Изучать остатки древних отложений на Марсе.

Итак, спасибо за внимание. Эта красивая картинка – это Солнце, по которому, видите, тёмный кружочек – это прохождение Венеры по диску Солнца. А вот презентация этой лекции. Вы можете найти вот на этом сайте http://planetology.ru/lectures/.

Reset password

Recover your password
A password will be e-mailed to you.
Back to
Закрыть панель